El cabezal de corte de una máquina de corte por láser funciona en un entorno hostil y requiere protección para sus componentes internos, especialmente los más caros, como el colimador y la lente de enfoque. Para lograr esto, se instalan lentes protectoras superior e inferior en el cabezal de corte.
Durante el proceso de corte, el polvo y las salpicaduras producidas en la superficie de la pieza de trabajo pueden causar daños graves a la lente de enfoque si ingresa al cabezal de corte. La lente protectora inferior ayuda a prevenir esto al bloquear estas partículas.
La limpieza de la lente protectora es fundamental para el rendimiento y la calidad de la máquina de corte por láser. Si la lente se ensucia, no sólo se verán afectados el efecto y la eficiencia del corte, sino que también puede causar daños a los componentes internos del cabezal de corte y al cabezal de salida del láser.
Para obtener mejores resultados, es importante utilizar lentes protectoras fabricadas con materiales con alta transmitancia de luz, bajos coeficientes de expansión térmica y buena durabilidad. Si la lente se ensucia durante el procesamiento, se debe limpiar o reemplazar.
Fig.1 Cabezal de corte por láser
El procesamiento de lentes protectoras tiene requisitos específicos con respecto a la selección de materiales base, precisión, defectos superficiales, recubrimiento, estabilidad y propiedades mecánicas como gravedad específica, fragilidad, resistencia a la tracción, resistencia a la compresión y dureza. Estos requisitos también son evidentes en los procesos de preparación de materiales, plegado de residuos, suspensión de arena, rectificado, perforación y revestimiento.
Sólo después de una rigurosa inspección de calidad se puede considerar que los productos terminados están listos para el mercado. Elegir materiales de sustrato comunes y saltarse el proceso de recubrimiento en un esfuerzo por reducir costos puede generar lentes de baja calidad con baja transmitancia de luz, mala resistencia al calor y tendencia a romperse fácilmente. Esto puede provocar que la lente explote o se rompa, liberando partículas de polvo que pueden contaminar todo el cabezal de corte y causar daños a componentes costosos como la lente de enfoque y el sensor.
El coste de mantenimiento para reparar un cabezal de corte dañado puede alcanzar entre el 2 y el 50% del coste de uno nuevo, provocando retrasos en la producción y el procesamiento, lo que provoca mayores pérdidas económicas. Para evitar estas pérdidas, se recomienda comprar accesorios láser de un fabricante acreditado a través de los canales habituales.
2. Efectos adversos de una protección de lentes de mala calidad
2.1 El efecto de lente térmica hace que el cabezal de corte cambie de enfoque
Una lente protectora de mala calidad puede aumentar la absortividad del láser. Después de una exposición sostenida a la luz láser, la temperatura aumentará, provocando deformación térmica y efecto de lente térmica. Esto, a su vez, provoca una desviación del enfoque del cabezal de corte. Cuanto mayor sea la potencia y el procesamiento de los materiales de alta reflexión, más rápida será la expansión térmica del elemento óptico y más pronunciado será el efecto de la lente térmica.
- Al cortar acero inoxidable, el efecto de lente térmica puede causar secciones de corte inconsistentes, produciendo cada vez más escoria y potencialmente imposibilitando el corte.
- Al cortar acero al carbono, el efecto de lente térmica puede generar cada vez más escoria en la parte inferior del corte, lo que dificulta un corte preciso.
Fig. 2 Efecto lente térmica
2.2 Lente protectora/punto de combustión
Una lente protectora de calidad inferior tiene una capacidad limitada para bloquear el polvo y las salpicaduras durante el procesamiento y es propensa a provocar incendios. Al procesar con un cabezal de potencia ultraalta de 10.000 vatios, es fundamental seleccionar cuidadosamente la lente protectora. Una lente de mala calidad puede provocar quemaduras cuando se expone al láser de 10.000 vatios en situaciones graves.
Fig. 3 Lente protectora quemada/punto de combustión
2.3 Punto de quemado de la lente de enfoque
Si el desgaste de la lente protectora no se detecta a tiempo, el procesamiento láser continuo generará partículas de polvo que pueden contaminar los componentes de la instalación, el anillo de sellado y la superficie inferior de la lente de enfoque.
Esto puede provocar la formación de una zona quemada en la superficie de la lente de enfoque. En este caso, es necesario limpiar a fondo y reemplazar todo el conjunto de componentes de instalación y el módulo de lentes de enfoque.
Fig.4 Punto de quemado de la lente de enfoque
2.4 Quemado del cabezal de salida del láser
Si la lente protectora se quema, el colimador y el módulo de la lente de enfoque en el cabezal de corte serán vulnerables a sufrir daños bajo el láser de alta potencia.
En casos graves, si los elementos ópticos internos del cabezal de corte están dañados, la trayectoria óptica se volverá anormal y la luz reflejada provocará un calentamiento excesivo de la parte de la ventana en el cabezal de salida del láser de fibra, lo que provocará la quema del cristal QBH o LOE. . En este caso, se debe reemplazar todo el cabezal de salida del láser.
Fig. 5 Quemado del cabezal de salida del láser
El uso de lentes protectoras de baja calidad no solo reduce la vida útil del cabezal de corte y provoca diversos accidentes, sino que también afecta negativamente el progreso del procesamiento y la calidad de la fábrica, lo que resulta en mayores costos de procesamiento y una reducción de la eficiencia del corte.
Por lo tanto, se recomienda a los usuarios que compren lentes de protección únicamente de fabricantes acreditados y a través de canales confiables, para evitar pérdidas significativas y ganancias insatisfactorias.
